Fondamenti di Informatica Fondamenti di Informatica Fondamenti di Informatica A Fondamenti di Informatica A 2019-2020 2019-2020 Introduzione al corso Introduzione al corso

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Fondamenti di Informatica Fondamenti di Informatica Fondamenti di Informatica A Fondamenti di Informatica A

2019-2020 2019-2020

Introduzione al corso Introduzione al corso

Moreno Marzolla

Dipartimento di Informatica—Scienza e Ingegneria (DISI) Università di Bologna https://www.moreno.marzolla.name/

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Introduzione 3/61

Il corso

●

Pagina del corso:

http://www.moreno.marzolla.name/teaching/FINFA

●

Moreno Marzolla

–

Lezioni in aula

●

Sara Montagna

–

Esercitazioni in laboratorio

–

MATLAB

●

Michele Braccini

–

Tutor per il laboratorio

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Libro di testo

Paul J. Deitel, Harvey M. Deitel, Il linguaggio C: Fondamenti e Tecniche di Programmazione, Pearson (2016, ottava ed.)

–

Vanno bene anche edizioni precedenti

Altro materiale sulla pagina del corso:

–

Lucidi

–

Dispensa (sulla teoria)

(5)

Introduzione 5/61

Programma del corso

●

Fondamenti teorici dell'informatica

–

Logica binaria

–

Rappresentazione dell'informazione

–

Reti di calcolatori

–

Sicurezza e Crittografia

–

Teoria della calcolabilità e Macchine di Turing

–

Correttezza degli algoritmi e invarianti

●

Programmazione in linguaggio C

–

“Hello, world!”

–

Tipi e valori

–

Espressioni

–

Strutture di controllo

–

Funzioni e ricorsione

–

Array e puntatori

–

Strutture

●

Programmazione in

linguaggio MATLAB

(6)

Struttura del corso

Lezioni

in aula

_La^bo

ratorio C (bio) turno 1

Moreno Marzolla Sara Montagna + Michele Braccini

Laboratorio C (bio) turno 2

MATLAB turno 1 MATLAB turno 2 Laboratorio C (ele)

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Introduzione 7/61

Quali lezioni devo seguire?

Lezioni

in aula

_La^bo

ratorio C (bio) turno 1 Laboratorio C (bio) turno 2

MATLAB turno 1 MATLAB turno 2 Laboratorio C (ele)

●

Chi ha in piano di studio due corsi distinti (6 + 3 CFU), cioè gli studenti biomedici immatricolati 2019/20

●

Lezioni in aula + lab. C (bio) + lab. MATLAB

Lun/Mar Mercoledì

(8)

Quali lezioni devo seguire?

Lezioni

in aula

_La^bo

ratorio C (bio) turno 1 Laboratorio C (bio) turno 2

LAB o 1 LAB o 2 Laboratorio C (ele)

●

Chi ha in piano di studio un solo corso da 9 CFU, cioè gli studenti elettronici, e i biomedici in debito d'esame

●

Lezioni in aula + lab. C (ele)

(9)

Introduzione 9/61

Orario

●

Fino al 11 marzo:

–

Lunedì 11—13 aula 2.12

–

Martedì 14—17 aula 2.12

–

Mercoledì 12—14 aula 2.12

●

Dal 13 marzo in poi:

–

Lunedì 11—13 aula 2.12

–

Martedì 14—17 aula 2.12

–

Mercoledì 13:00—15:30 lab 2.2 (lab bio primo turno)

–

Mercoledì 15:30—18:00 lab 2.2 (lab bio secondo turno)

–

Venerdì 12:00–14:30 lab 2.2 (lab ele)

●

Eventuali modifiche saranno pubblicate sulla pagina

del corso

(10)

Laboratori

●

Primo laboratorio elettronici: venerdì 13/3

●

Primo laboratorio biomedici: mercoledì 18/3

–

Matricole pari: primo turno (ore 13:00)

–

Matricole dispari: secondo turno (ore 15:30)

–

Ogni settimana i turni dei biomedici si scambiano

● Fare riferimento alla pagina del corso per sapere di volta in volta quale è il proprio turno

Per evitare i disagi che si sono verificati negli anni precedenti non saranno ammessi cambi di turno

per nessun motivo

(11)

Introduzione 11/61

In caso di dubbi

●

È sempre possibile (e incoraggiato!) fare domande a lezione e in laboratorio

●

Oppure

–

Domande “brevi”: durante le pause, o via mail

–

Domande “non brevi”: al termine delle lezioni, oppure a ricevimento

●

Ricevimento (Marzolla)

–

previo appuntamento da concordare via mail

–

stanza 4139 piano 2

(12)

Netiquette

ossia, le “buone maniere” nell'era di Internet

●

Usare esclusivamente il proprio indirizzo istituzionale

@studio.unibo.it

●

Indicare sempre l'oggetto (subject) del messaggio

●

“Firmare” la mail con nome, cognome e matricola

●

Specificare che il messaggio è relativo al corso FINFA

–

Es., iniziare l'oggetto con “[FINFA] ...”

●

La posta elettronica è un mezzo di comunicazione asincrono

–

Non sempre siamo in grado di rispondere immediatamente

–

Non date per scontato che leggiamo la posta a mezzanotte

(13)

Introduzione 13/61

Esempio di mail che viola tutte le regole

From: xxxx@yahoo.it

Date: 20XX/XX/XX 23:47 Subject:

Salve, volevo sapere se è disponibile domani per un ricevimento.

Indirizzo non istituzionale

Assume che la mail

venga letta a mezzanotte

Manca oggetto

Manca la firma e l'indicazione del corso cui si riferisce

….

(14)

“Il mio programma non va...”

●

Cosa c'è che non va?

–

Il compilatore riporta un errore?

Quale?

–

Che risultato ci si aspetta, e che risultato si ottiene?

●

Non inviare MAI foto/screenshot

–

È uno spreco di spazio

–

Non si può compilare né modificare

●

Se proprio bisogna inviare un programma

–

allegare il file sorgente, oppure

–

incollare il testo nel corpo della mail

(15)

Introduzione 15/61

L'esame

(16)

Cosa viene proposto all'esame

●

L'esame si svolge in laboratorio

●

6 domande (su carta) sul programma svolto in aula e nella parte comune di lab.

●

Tre esercizi di programmazione in C

●

Alcuni esercizi di programmazione in MATLAB

●

Cosa svolgere dipende dall'esame che dovete

sostenere

(17)

Introduzione 17/61

Chi sostiene l'esame di

Fondamenti di Informatica (6 CFU)

●

(Studenti biomedici iscritti per la prima volta nell'AA 2019/2020)

●

Parte da svolgere:

–

Le 6 domande di teoria

–

I primi due esercizi di programmazione in C

(18)

Chi sostiene l'esame di

Ing. informatica biomedica (3 CFU)

●

(Studenti biomedici iscritti per la prima volta nell'AA 2019/2020)

●

Parte da svolgere:

–

Esercizi di programmazione in MATLAB

(19)

Introduzione 19/61

Chi sostiene l'esame di

Fondamenti di Informatica A (9 CFU)

●

(Studenti iscritti in anni precedenti, e studenti elettronici)

●

Parte da svolgere:

–

Le 6 domande di teoria

–

Tutti e tre gli esercizi di programmazione in C

(20)

L'esame

●

Tutti i tipi di esame si svolgono contemporaneamente e hanno una durata complessiva di 2 ore

●

Chi ha esami separati da 6 + 3 CFU può

–

svolgere solo la parte di Fond. di Inf. (6 CFU), oppure

–

svolgere solo la parte di Lab. ing. inf biomedica (3 CFU), oppure

–

svolgere entrambe le parti (6 + 3 CFU)

–

NB: l'esame è calibrato per poter agevolmente svolgere entrambe le parti in 2 ore, per chi lo desidera

●

Chi ha un esame da 9 CFU

–

Lo deve sostenere per intero

(21)

Introduzione 21/61

Valutazione domande di teoria

●

Nel caso di domande V/F:

–

Risposta corretta +1/3, errata -1/3, mancante 0

●

Nel caso di domande a risposta aperta:

–

Da 0 a 4/3 di punto

(22)

Valutazione esercizi in C

●

Potrà essere fornito uno scheletro da completare

●

Potranno essere inclusi alcuni test non esaustivi

●

Valutazione (per l'esame da 9 CFU):

–

Mancante o non compila: 0 pt

–

Fallisce i test o non conforme alle specifiche: max 3 pt

–

Corretto ma inefficiente o incomprensibile/ridondante: max 6 pt

–

Corretto con lievi imperfezioni: max 7 pt

–

Corretto: max 8 pt

–

Per l'esame da 6 CFU i punteggi si moltiplicano per 3/2

●

Un programma è corretto se e solo se soddisfa le specifiche

– Un programma che supera i test non è necessariamente corretto

(23)

Introduzione 23/61

Iscrizione all'esame obbligatoria

●

Iscrizione obbligatoria su AlmaEsami

–

La lista chiude ~7/10 giorni prima per consentire la

predisposizione degli aspetti logistici (aule, turni, creazione directory per la consegna...)

–

Chi non si iscrive non viene ammesso

●

Come da regolamento, 6 appelli d'esame

–

3 nella sessione estiva (giugno/luglio)

–

1 nella sessione autunnale (settembre)

–

2 nella sessione invernale (gennaio/febbraio)

●

Non ci saranno altri appelli

(24)

Verbalizzazione del voto

●

Voto finale = (voto quiz +) voto programmi

–

Se ci si ritira durante l'esame viene verbalizzato “Ritirato”

–

Se il voto è minore di 18 viene verbalizzato “Respinto”

●

Un voto ≥ 18 può essere rifiutato entro la data indicata nella mail di notifica (tipicamente 1 settimana)

–

In tal caso verrà verbalizzato “Rifiutato”

–

“Respinto” e “Ritirato” non si possono rifiutare!

●

I voti non rifiutati esplicitamente entro la scadenza si considerano accettati e verranno verbalizzati

●

Non si tengono voti in sospeso

–

Chi intende migliorare un voto ≥ 18 deve rifiutare e ripresentarsi

(25)

Introduzione 25/61

“Cheating policies”

●

...ovvero cosa succede se copiate

●

In caso di copiatura, vengono annullati i compiti di tutti gli studenti coinvolti

–

Sia chi ha “copiato”, sia chi “ha fatto copiare”

●

Casi di copiatura potranno essere rilevati anche dopo

la conclusione della prova

(26)

Simulazioni d'esame

●

Due, a metà e alla fine del corso

●

Verrà richiesta l'iscrizione

–

per creare le cartelle condivise per la consegna come succederà all'esame

●

Partecipare alle simulazioni è importante

–

prendere confidenza con le modalità d'esame vi consentirà

di non sprecare tempo prezioso durante l'esame vero

(27)

Introduzione 27/61

Per superare l'esame...

●

“Spannometricamente”

–

9 CFU ´ 25 ore/CFU = 225 ore di impegno totale

60 30 135

Lezioni in aula Laboratorio

(28)

Come si studia

(29)

Introduzione 29/61

Sul metodo di studio

Come studiare

●

Programmare!!!

–

Frequentando le esercitazioni in lab.

–

Esercitandosi con esercizi di programmazione dei vecchi esami

–

Confrontare la propria soluzione con quella proposta

● Più comprensibile?

● Più efficiente?

● Più compatta?

Dove studiare

●

Sul libro

–

I lucidi non sono fatti per studiarci sopra...

–

...ma vanno bene come

ausilio per il ripasso

(30)

Le esercitazioni in laboratorio

●

In laboratorio vengono proposti degli esercizi di programmazione sugli argomenti visti a lezione

●

I laboratori saranno parzialmente guidati

–

Alcuni esercizi svolti dal docente

–

Altri da svolgere in autonomia, chiedendo aiuto al docente e/

o al tutor

(31)

Introduzione 31/61

Ascolto, e dimentico Vedo, e ricordo Faccio, e capisco

Confucio

By 仇英 - http://www.chinatimes.com/realtimenews/20140517001774-260405, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=61343601

(32)

Sui lucidi delle lezioni

I lucidi delle lezioni visti da voi I lucidi delle lezioni visti da me

(33)

Introduzione 33/61

Perché i lucidi vengono modificati?

●

Perché ho corretto errori

●

Perché riguardando il materiale mi sono reso conto che la spiegazione sarebbe più chiara se...

●

Perché nelle precedenti lezioni è emerso che certi argomenti vanno approfonditi di più

●

Perché nelle precedenti lezioni è emerso che certi argomenti vanno approfonditi di meno

●

Perché i colleghi del laboratorio mi segnalano lacune

●

Perché abbiamo saltato delle lezioni e devo riorganizzare al volo il programma del corso

●

...

(34)

L'opinione degli studenti

(35)

Introduzione 35/61

Questionari di valutazione del corso

●

Da compilare verso la fine del corso

●

Tre questionari distinti

–

Per le lezioni in aula (Marzolla)

–

Per la parte in laboratorio (Montagna)

–

Per la parte MATLAB (Montagna)

●

I questionari vengono letti/discussi da

–

docente

–

consigli dei corsi di studio

–

commissione paritetica di scuola

–

...

(36)

Questionari di valutazione del corso

●

Strumento imperfetto, ma è l'unico che abbiamo

●

Si mescolano domande su aspetti molto diversi

–

"Sei interessato a questo insegnamento?"

–

"I locali dove si svolgono le lezioni sono adeguati?"

–

"Il docente spiega in modo chiaro?"

–

"Il docente stimola/motiva l'interesse per la materia?"

●

Prima di lamentarsi, è importante essere onesti con se stessi

–

Ho frequentato le lezioni?

–

Ho frequentato i laboratori?

–

Ho studiato sul libro?

(37)

Introduzione 37/61

(38)

Cosa è l'informatica?

●

Parole chiave

–

INFORMazione

–

Elaborazione automATICA

“Lo studio sistematico degli algoritmi che descrivono e trasformano l'informazione: la loro teoria, analisi, progetto, efficienza, realizzazione e applicazione”

[Association for Computing Machinery (ACM)]

“La scienza della rappresentazione ed elaborazione

[automatica] dell'informazione”

(39)

Introduzione 40/61

Perché studiare informatica?

Il Therac-25

● Dispositivo computerizzato per la

radioterapia di pazienti affetti da tumore

● Terza generazione (Therac-6, Therac-20)

● I modelli precedenti disponevano di controlli hardware per impedire

sovradosaggio di radiazioni

● I controlli hardware sono stati rimpiazzati da controlli software per ridurre i costi

● Nel funzionamento nominale eroga 6000 rad complessive in 3 settimane di utilizzo

● A causa di grossolani errori di

programmazione, ha erogato fino a 60000 rad in una singola sessione

● Tra giugno 1985 e gennaio 1987 sei

pazienti sono morti o seriamente feriti da dosi eccessive di radiazioni

● http://www.computer.org/computer/

homepage/misc/Leveson/index.htm

(40)

Perché studiare informatica?

Ariane 5

(41)

Perché studiare informatica?

Lo scandalo Volkswagen sulle emissioni

(42)

Cosa è un computer?

●

Un computer è un dispositivo programmabile in grado di svolgere in modo automatico una sequenza di

operazioni aritmetiche o logiche

●

È uno strumento per la rappresentazione,

memorizzazione ed elaborazione di informazioni

(43)

Introduzione 44/61

Informatica e computer

“Computer Science is no more about computers than astronomy is about telescopes, biology is about microscopes or

chemistry is about beakers and test tubes.”

Michael R. Fellows and Ian Parberry

Computing Research News, vol. 5, n. 1, 1993

(44)

I passi per risolvere un problema

Problema

Algoritmo

Programma

Analisi

Implementazione

●

Diagramma a blocchi

●

Pseudocodice

●

Descrizione testuale

Linguaggio di programmazione (C, Java, Matlab, Python, ...)

Esecuzione

(45)

Introduzione 46/61

Esempio

●

Ricerca sull'elenco del telefono

–

Input: un cognome e nome qualsiasi

–

Output: numero di telefono, se presente

●

Ipotesi

–

Nell'elenco del telefono non ci sono omonimi

(46)

Esempio

Parti dal primo abbonato sull'elenco

Il nome è quello cercato?

Passa all'abbonato successivo

Sì No

Stampa num.

di telefono

●

Ricerca del numero di telefono consultando l'elenco

–

Input: cognome e nome di un individuo qualsiasi

–

Output: numero di telefono

Inizio

Fine

(47)

Introduzione 48/61

Esempio

Sì No

Sei arrivato alla fine?

Sì

No “non trovato”

Stampa num.

di telefono

●

Ricerca del numero di telefono consultando l'elenco

–

Input: cognome e nome di un individuo qualsiasi

–

Output: numero di

telefono, oppure “non trovato”

Inizio

Fine

(48)

Esempio

Sì No

Sei arrivato alla fine?

Sì

No “non trovato”

Stampa num.

di telefono

●

Corretto?

●

Completo?

●

Efficiente?

–

Quante pagine dell'elenco devo esaminare nel caso migliore?

–

Quante pagine dell'elenco devo esaminare nel caso peggiore?

Inizio

N 1

(49)

Introduzione 50/61

Ricerca binaria

1.Dividi la pila di pagine in due pile composte da circa metà delle pagine ciascuna

2.Scarta la metà che sicuramente non contiene il nome che stai cercando

3.Se la parte che rimane è costituita da una singola pagina, cerca il nome su quella pagina

4.Se la parte che rimane è più di una pagina, vai al

passo 1

(50)

Esempio

cerchiamo “Marzolla”

Viesti …... 7746734

Zulian ….... 7716632 Soru ….. 3763343

Tancredi …. 91874363 Rossi … 3764634

Serafini ….. 37465374 Nicoletti …. 2873643

Pasquini … 34676473 Ligure ….. 277382

Marotta ….. 7365263 Franchini ….. 63343

Gaiardo ... 7632554 Derossi ….. 219387

Fortunati ….. 348726 Albano …... 1312412

(51)

Introduzione 52/61

Esempio

cerchiamo “Marzolla”

Viesti …... 7746734

Zulian ….... 7716632 Soru ….. 3763343

Tancredi …. 91874363 Rossi … 3764634

Serafini ….. 37465374 Nicoletti …. 2873643

Pasquini … 34676473 Ligure ….. 277382

Gaiardo ... 7632554 Derossi ….. 219387

Cadorna ….. 13123412

Prima divisione

(52)

Esempio

cerchiamo “Marzolla”

Ligure ….. 277382

Gaiardo ... 7632554 Derossi ….. 219387

Cadorna ….. 13123412

(53)

Introduzione 54/61

Esempio

cerchiamo “Marzolla”

Ligure ….. 277382

Gaiardo ... 7632554 Derossi ….. 219387

Cadorna ….. 13123412

Seconda divisione

(54)

Esempio

cerchiamo “Marzolla”

Ligure ….. 277382

Gaiardo ... 7632554

(55)

Introduzione 56/61

Esempio

cerchiamo “Marzolla”

Ligure ….. 277382

Gaiardo ... 7632554

Terza divisione

(56)

Esempio

cerchiamo “Marzolla”

Ligure ….. 277382

Marotta ….. 7365263

(57)

Introduzione 58/61

Esempio

cerchiamo “Marzolla”

Ligure ….. 277382

Marotta ….. 7365263

Non trovato

(58)

Analisi della ricerca binaria

●

Corretto?

–

Quale proprietà dell'elenco telefonico è fondamentale per garantire la correttezza dell'algoritmo?

●

Completo?

●

Efficiente?

–

Quante divisioni devo fare nel caso migliore?

–

Quante divisioni devo fare nel caso peggiore?

(59)

Introduzione 60/61

Analisi della ricerca binaria

●

Iniziamo con N pagine

●

Dopo 1 dimenzzamento ne abbiamo N/2

●

Dopo 2 dimezzamenti ne abbiamo N/2

²

●

Dopo 3 dimezzamenti ne abbiamo N/2

³

●

…

●

Dopo k dimezzamenti ne abbiamo N/2

^k

●

Terminiamo quando ne resta una sola, cioè N/2

^k

= 1

–

N/2

^k

= 1

–

N = 2

^k

–

log

₂

N = log

₂

2

^k

–

log

₂

N = k

(60)

Analisi della ricerca binaria

●

Corretto?

–

Quale proprietà dell'elenco telefonico è fondamentale per garantire la correttezza dell'algoritmo?

●

Completo?

●

Efficiente?

–

Quante divisioni devo fare nel caso migliore?

–

Quante divisioni devo fare nel caso peggiore?

log₂ N

(61)

Introduzione 62/61